В
Все
М
Математика
О
ОБЖ
У
Українська мова
Х
Химия
Д
Другие предметы
Н
Немецкий язык
Б
Беларуская мова
М
Музыка
Э
Экономика
Ф
Физика
Б
Биология
О
Окружающий мир
У
Українська література
Р
Русский язык
Ф
Французский язык
П
Психология
О
Обществознание
А
Алгебра
М
МХК
Г
География
И
Информатика
П
Право
А
Английский язык
Г
Геометрия
Қ
Қазақ тiлi
Л
Литература
И
История
GNOM888
GNOM888
16.10.2020 06:01 •  Химия

На полное восстановление 1,6 г оксида металла было затрачено 0,672 л водорода (н. при взаимодействии полученных 1,12 г металла с избытком соляной кислоты выделилось только 0,448 л водорода. чем объяснить эти наблюдения? что это за металл?

Показать ответ
Ответ:
lizabatyshkina
lizabatyshkina
30.09.2020 04:52
Переведем литры водорода в количество вещества водорода ("в моль")
0,672 л / 22,4 л/моль = 0,03 моль
0,448 л / 22,4 л/моль = 0,02 моль

Пусть х - степень окисления металла в оксиде Me₂Oₓ. (индекс 2 при Me из-за двухвалентности кислорода)
Пусть а - степень окисления металла в хлориде MeClₐ.(индекса при Me нет, потому что соляная кислота одноосновная)
Пусть А - атомная масса металла Me.
Пусть А2 - молекулярная  масса оксида металла Me₂Oₓ.
Тогда уравнения реакции восстановления водородом оксида металла и вытеснения металлом водорода из кислоты в общем виде: 

Me₂Oₓ         +          xH₂           =      2Me                  +     xH₂O
0,03 / х моль         0,03 моль         2*0,03 / х моль
1,6 г

Me                 +           аHCl =  MeClₐ + а /2 * H₂
2*0,02 / а моль                                   0,02 моль
1,12 г

(Множители и делители появились для учета коэффициентов. Например, в первом уравнении водорода получается xH₂ и это составляет 0.03 моль, а оксида было Me₂Oₓ - в х раз меньше, чем водорода, то есть 0,03/х. И так далее)

Количество вещества n = m / M
Количество вещества искомого металла n(Me) = m(Me) / A
Количество вещества оксида металла n(Me₂Oₓ) = m(Me₂Oₓ) / A2
 

Из двух уравнений получается, что 
0,03/х  = 1,6 / А2 
2*0,02/а = 1,12 / А       

Отсюда отношения А и А2 к а и х соответственно:
А2 / х = 1,6 / 0,03 = 53,3 г/моль  
А / а = 1,12 / (2*0,02) = 28 г/моль
Исследуем возможные значения а
а=1, А=28 - ближайшие по массе элементы - алюминий Al (27) и кремний Si (28).  Однако Si - неметалл. а Al - не образует одновалентных соединений.

а=2, А = 2*28 = 56 - ближайшие по массе элементы - железо Fe(55,84) и кобальт Co(58,93).
Допустим, это железо. Ведь оно действительно реагирует с соляной кислотой с вытеснением водорода и образованием хлорида железа (II),  то есть со степенью окисления +2. 
Согласуется ли это с формулой оксида?
А2 / х = 1,6 / 0,03 = 53,3
х = 1, А2 = 53,3
Тогда формула оксида Me₂O, что соответствует одновалентному металлу. 
Если M(Me₂O) = 53.3,
то A(Me) = (53.3 - 16) / 2 =  18.65 г/моль.
Ближайшие по массе элементы - кислород O (16) и фтор F(19). Они оба неметаллы.

х = 2, А2 = 53,3*2 = 106,6 г/моль
Тогда формула оксида Me₂O₂. 
Если M(Me₂O₂) = 106.6, 
то A(Me) = 106.6 / 2 - 16 = 37,3 г/моль.
Ближайшие по массе элементы  -  хлор Cl (35) и аргон Ar (40). Хлор - неметалл, аргон - инертный газ.

х=3, А2 = 53,3*3 = 159,9 г/моль
Тогда формула оксида Me₂O₃. 
Если M(Me₂O₃) = 159,9, 
то A(Me) = (159,9 - 3*16) / 2  =  55,95 г/моль.
Ближайшие по массе элементы  -  железо Fe (55,84) и кобальт Co (58,93)
Оксид железа Fe₂O₃ действительно существует и может быть восстановлен водородом. 
Итак, только один металл  - железо Fe - соответствует обоим уравнениям:
Fe₂O₃      +   3 H₂        =    2 Fe         +   3 H₂O
0,01 моль     0,03 моль     0.02 моль
(количество вещества продуктов и реагентов вычислено по самым первым уравнением реакций, где уже учтены коэффициенты. Поэтому домножать или делить на реальные коэффициенты не нужно)

M(Fe₂O₃) = 2 * 55.85 + 3*16 = 159.7 г/моль
m(Fe₂O₃) = 0.01 моль * 159.7 г/моль = 1,597 г ≈ 1,6 г. (совпадает с  условием задачи)
m(Fe) = 0,02 моль * 55,85 г/моль = 1,117 г ≈ 1,12 

Fe             +   2 HCl = FeCl₂ +  H₂
0,02 моль                                  0.02 моль
M(Fe) = 55.85 г/моль
m(Fe) = 0.02 моль * 55.85 г/моль = 1,117 г ≈ 1,12 (совпадает с условием задачи)

Как видно, количество вещества (и масса) железа, полученного в первой реакции и израсходованного во второй реакции, совпадает.
Разница же объемов водорода, израсходованного в первой реакции и полученного во второй реакции связана с тем, что положительные степени окисления железа в этих реакциях не совпадают.  В первой реакции водорода нужно больше, чтобы восстановить железо из более глубокой степени окисления. Во второй реакции железо окисляется не так глубоко, поэтому водорода выделяется меньше.
    
0,0(0 оценок)
Популярные вопросы: Химия
Полный доступ
Позволит учиться лучше и быстрее. Неограниченный доступ к базе и ответам от экспертов и ai-bota Оформи подписку
logo
Начни делиться знаниями
Вход Регистрация
Что ты хочешь узнать?
Спроси ai-бота